[发明专利]一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法

权利要求书

1.一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于：根据频率的变化率和偏移量动态调整并网逆变器旋转惯量和阻尼系数的值，减小功率和频率的波动，实现并网控制系统的稳定运行。

2.根据权利要求1所述的一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于，实现并网控制系统的稳定运行的方法，它包括：

1)建立虚拟同步发电机的并网整体控制拓扑结构,将各个组成部分与SG的并网结构分别对应起来，并简化得出VSG的等效并网拓扑结构；

2)采用SG的经典二阶模型来对VSG进行建模；将SG中的旋转惯量J和阻尼系数D引入VSG的功率控制中得到VSG频率控制器中的转子运动特性环节；

3)模拟SG调速器一次调频的控制过程，得到VSG频率控制器中的有功—频率下垂控制环节，再结合步骤2)所得到的转子运动特性环节就建立VSG完整的有功—频率模型从而可计算出电角度θ的值；

4)模拟SG励磁系统的控制过程得到VSG无功-电压控制模型，从而计算出参考励磁电动势E的值；

5)将虚拟调速器控制得到的θ和虚拟励磁控制器控制得到的E一起合成VSG参考电压；

6)根据步骤1)得到的等效并网拓扑结构和步骤5)得到的VSG参考电压，根据VSG输出有功功率的闭环传递函数计算出衡量系统动态性能的指标，再通过分析J和D对这些指标的影响得到J和D对系统动态响应过程的影响；

7)建立VSG功率控制器的小信号模型，得到VSG有功功率响应的闭环特征方程，根据该方程画出以J和D为变量的根轨迹图，从而得到J和D对系统稳定性的影响；

8)对步骤2)得到的转子运动方程进行变换分析，分别得到J和D对频率的变化率dω/dt和偏移量Δω的影响；

9)参考SG的功角特性曲线和转子角频率振荡曲线，根据频率的变化过程分区间分别分析J和D对频率变化率dω/dt和偏移量Δω的作用，从而得到J和D的自适应控制方程。

3.根据权利要求2所述的一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于，步骤2)中的转子运动特性环节具体控制方程为：

式中：J为转动惯量，D为阻尼系数，θ为转子转过的电角度，P_m为机械功率，ω和ω_ref分别为SG的实际角频率和额定角频率，Δω为角频率偏移量。

4.根据权利要求2所述的一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于，步骤3)中的有功—频率下垂控制环节具体控制方程为：

P_m＝P_ref-D_p(ω-ω_ref)

式中：D_p为调频系数。

5.根据权利要求2所述的一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于，步骤4)中的无功-电压控制模型具体控制方程为：

E＝(U_ref-U)K_u+(Q_ref-Q)K_q+E₀

式中：E为参考励磁电动势，U_ref为线电压参考值，U为输出的端电压，K_q和K_u分别为无功—电压下垂系数和电压调节系数，E₀为VSG空载电动势，Q为无功功率，Q_ref为给定的额定无功功率。

6.根据权利要求2所述的一种并网逆变器惯量和阻尼自适应控制方法，其特征在于，步骤5)中的VSG参考电压具体方程为：

式中：E_a、E_b、E_c分别为VSG输出的A、B、C相参考电压。